一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法及其应用技术

一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法，所述无酶电化学生物传感器电极基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料，采用电沉积方式一步原位制备聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料修饰电极；所制备的无酶电化学生物传感器电极的应用，用于构建基于电化学方法的无酶的各种生物传感器，具有单组分及多组分检测功能。本发明专利技术的优点是：该无酶电化学生物传感器电极制作工艺简单，操作方便；能够通过电化学方法对电极进行多次修饰并实现待测样品的无酶检测；传感器的再现性、重复性、稳定性好，检测限低，测试灵敏度和准确度高；成本低，有利于民用化。

【技术实现步骤摘要】
一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法及其应用
本专利技术属于电化学生物传感器
，特别涉及一种基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管(PEDOT/NiO/CNT)复合材料的无酶电化学生物传感器电极的制备及生物分子的检测领域中应用方法。
技术介绍
无酶电化学生物传感器克服酶电化学生物传感器的缺点，不使用酶，所以不易失活可以延长使用寿命，可以实现体外生物分子或者蛋白质的检测；因利用电化学技术实现分析物的测定，检测速度提升、灵敏度提高、成本降低、操作简单。以3,4-乙烯二氧噻吩单体电聚合PEDOT[聚(3,4乙烯二氧噻吩)]过程及镍离子还原成镍的过程，把CNT(碳纳米管)共同修饰到玻碳电极、金电极、导电玻璃等固体电极上，这种原位沉积多组分电催化物质的电沉积方法，不仅能提高敏感膜及固体电极之间的结合强度，还可以直接构造各种纳米结构或形态，并具有所有成分的电催化活性优势。PEDOT[聚(3,4乙烯二氧噻吩)]是导电聚合物，具有良好的成膜特性，CNT(碳纳米管)具有电导率高、生物相容性强等优势，而二者均具有良好的电催化活性；由PEDOT[聚(3,4乙烯二氧噻吩)]附着在CNT(碳纳米管)表面形成纳米片结构二者共同构成蓬松的海绵状网络结构，增大了比表面积，有利于增加蛋白质的吸附量。NiO有着良好的化学稳定性和电学性能，有强催化作用，代替金，不损失催化活性的同时，能够大大降低制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在问题，提供一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法及其应用，该无酶电化学生物传感器电极基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料，采用电沉积方式一步原位制备聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料修饰电极，用其可以构建基于电化学方法的无酶的各种生物传感器，具有单组分及多组分检测功能。本专利技术的技术方案：一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法，所述无酶电化学生物传感器电极基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料，采用电沉积方式一步原位制备聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料修饰电极，步骤如下：1)固体电极表面进行清洗处理将固体电极用氧化铝粉末抛光成镜面后，依次用浓度为50wt％的硝酸水溶液、超纯水、无水乙醇和超纯水中分别超声清洗10min，去除有机及无机污垢，清洁电极表面；2)配制碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩的混合溶液将碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩混合均匀得到混合溶液，混合溶液中碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩的浓度分别为0.5mg/mL、0.1mol/L、0.2mol/L及2.1g/L；3)聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极的制备将清洗干净的工作电极、参比电极和对电极组成的三电极系统插入到步骤2)得到的混合溶液中，采用循环伏安法进行电沉积处理，电位范围设置为-0.8V～1.5V，电压扫描速度为0.01V/s～0.1V/s，然后取出三电极系统用超纯水冲洗干净，得到聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极；4)无酶电化学生物传感器电极的制备把步骤3)中制得的聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极插入到pH为4～10、浓度为0.1～0.2mol/L的磷酸缓冲溶液中用循环伏安法对镍进行氧化处理，电位范围设置为-0.8V～1.5V，电压扫描速度为0.01V/s～0.1V/s，取出工作电极用超纯水冲洗干净并用氮气吹干，得到基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料的无酶电化学生物传感器电极。所述步骤3)中的工作电极为玻碳电极、金电极或导电玻璃，参比电极为饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极、贡/硫酸亚汞电极或石墨电极；对电极为铂片电极。一种所制备的无酶电化学生物传感器电极的应用，用于构建基于电化学方法的无酶的各种生物传感器，具有单组分及多组分检测功能。本专利技术的优点是：该无酶电化学生物传感器电极制作工艺简单，操作方便；能够通过电化学方法对电极进行多次修饰并实现待测样品的无酶检测；传感器的再现性、重复性、稳定性好，检测限低，测试灵敏度和准确度高；成本低，有利于民用化。附图说明图1为使用本专利技术提出的方法制备的基于PEDOT/NiO/CNT复合材料的无酶电化学生物传感器电极的扫描电子显微镜(SEM)照片。图2为使用本专利技术提出的方法制备的基于PEDOT/NiO/CNT复合材料的无酶电化学生物传感器电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片电极为对电极在不同的癌胚抗原浓度下测得差分脉冲伏安(DPV)曲线及工作曲线，图中a为DPV曲线，b为癌胚抗原样品的工作曲线，其中，癌胚抗原样品的线性范围为：151fg/mL～1510fg/mL。图3为使用本专利技术提出的方法制备的基于PEDOT/NiO/CNT复合材料的无酶电化学生物传感器电极，检测多巴胺、五羟色胺及色氨酸的DPV曲线。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，下述的实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实时方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1：一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法，所述无酶电化学生物传感器电极基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料，采用电沉积方式一步原位制备聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料修饰电极，步骤如下：(1)工作电极的制备①将玻碳电极表面进行清洗处理：将玻碳电极用氧化铝粉末抛光成镜面后，依次用浓度为50wt％的硝酸水溶液、超纯水、无水乙醇和超纯水中分别超声清洗10min，去除有机及无机污垢，清洁电极表面；②配制碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩的混合溶液，混合溶液中其浓度依次为0.5mg/mL、0.1mol/L、0.2mol/L及2.1g/L；③清洗干净的玻碳电极、饱和甘汞电极和铂片电极组成的三电极系统插入到②所配溶液中采用循环伏安法进行电沉积处理，然后取出三电极系统用超纯水冲洗干净，获得PEDOT/Ni/CNT修饰电极，循环伏安法的参数中，电位范围设置为-0.8V～1.5V，扫描速度为0.1V/s，电压循环次数为52圈；④再把步骤③中制备的PEDOT/Ni/CNT修饰电极插入到pH值为4～10、浓度为0.1mol/L的磷酸缓冲溶液中，用循环伏安法对镍进行氧化处理，取出工作电极用超纯水冲洗干净并氮气吹干电极，得到基于PEDOT/NiO/CNT复合材料的无酶电化学生物传感器电极。循环伏安法的参数中，电位范围设置为-0.8V～1.5V,扫描速度为0.1V/s，电压循环次数为12圈，即制得PEDOT/NiO/CNT复合材料修饰电极。基于PEDOT/NiO/CNT复合材料的无酶电化学生物传感器电极的SEM照片如图1所示。(2)制作电化学生物传感器的工作曲线：将步骤(1)④中得到的工作电极孵育固定癌胚抗体，用牛血清白蛋白封闭非特异性位点：将癌胚抗体用pH值为7.4、浓度为0.1mol/L的磷酸缓冲溶液稀释，将电极浸入癌胚抗体溶液中37℃恒温孵育12小时，清洗干燥后放入1.5wt％的牛血清(BSA)溶液中37℃恒温密闭放置30min并干燥，即得到固定了癌胚抗体的敏感膜；再将其插入配制的癌胚抗原(CEA)溶液中37℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法，其特征在于所述无酶电化学生物传感器电极基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料，采用电沉积方式一步原位制备聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料修饰电极，步骤如下：1)固体电极表面进行清洗处理将固体电极用氧化铝粉末抛光成镜面后，依次用浓度为50wt％的硝酸水溶液、超纯水、无水乙醇和超纯水中分别超声清洗10min，去除有机及无机污垢，清洁电极表面；2)配制碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4‑乙烯二氧噻吩的混合溶液将碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4‑乙烯二氧噻吩混合均匀得到混合溶液，混合溶液中碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4‑乙烯二氧噻吩的浓度分别为0.5mg/mL、0.1mol/L、0.2mol/L及2.1g/L；3)聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极的制备将清洗干净的工作电极、参比电极和对电极组成的三电极系统插入到步骤2)得到的混合溶液中，采用循环伏安法进行电沉积处理，电位范围设置为‑0.8V～1.5V，电压扫描速度为0.01V/s～0.1V/s，然后取出三电极系统用超纯水冲洗干净，得到聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极；4)无酶电化学生物传感器电极的制备把步骤3)中制得的聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极插入到pH为4～10、浓度为0.1～0.2mol/L的磷酸缓冲溶液中用循环伏安法对镍进行氧化处理，电位范围设置为‑0.8V～1.5V，电压扫描速度为0.01V/s～0.1V/s，取出工作电极用超纯水冲洗干净并用氮气吹干，得到基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料的无酶电化学生物传感器电极。...

【技术特征摘要】
1.一种无酶电化学生物传感器电极的制备方法，其特征在于所述无酶电化学生物传感器电极基于聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料，采用电沉积方式一步原位制备聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化镍/碳纳米管复合材料修饰电极，步骤如下：1)固体电极表面进行清洗处理将固体电极用氧化铝粉末抛光成镜面后，依次用浓度为50wt％的硝酸水溶液、超纯水、无水乙醇和超纯水中分别超声清洗10min，去除有机及无机污垢，清洁电极表面；2)配制碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩的混合溶液将碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩混合均匀得到混合溶液，混合溶液中碳纳米管、氯化钾、氯化镍和3，4-乙烯二氧噻吩的浓度分别为0.5mg/mL、0.1mol/L、0.2mol/L及2.1g/L；3)聚(3,4乙烯二氧噻吩)/镍/碳纳米管修饰电极的制备将清洗干净的工作电极、参比电极和对电极组成的三电极系统插入到步骤2)得到的混合溶液中，采用循环伏安法进行电沉积处理，电位范围设置为-0.8V～1.5V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明吉，孙丹凤，李红姬，李翠平，杨保和，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12